Ryska kemister har erhållit ett nytt fotokromiskt komplex bestående av vismut (III) och viologenkatjoner och använt den nya föreningen för att skapa optiska minneselement som visade sig vara mycket effektiva och stabila. Resultaten av studien kan tjäna till att utöka utbudet av mikroelektronikkomponenter i framtiden. Forskningen publicerades i tidskriften Kemisk kommunikation .

Moderna minnesenheter, såsom minneskort och SSD -enheter, är baserade på elektriska omkopplare som kallas transistorer, som kan bilda två kvasistabila elektriska tillstånd på grund av närvaron av ytterligare komponenter som kan ackumulera och lagra elektrisk laddning. Värdet på denna laddning möjliggör eller inaktiverar elektrisk ström genom transistorn vid viss lässpänning. I minneselement, tillstånden för hög ström eller "öppen" och lågström eller "stängd" motsvarar logisk etta och logisk noll, respektive, eller tvärtom. För att skriva eller radera en bit information, transistorn ska växla från ett tillstånd till det andra. För fotokromiska material, dvs. material som ändrar färg när de utsätts för ljus, växlingen kräver en ljuspuls och, ganska ofta, överlagring av det elektriska fältet, för.

Viologenkatjoner består av två sammanlänkade aromatiska pyridinringar (C ₁₀ H ₈ N ₂ R ₂ ) ₂ ⁺ med två substituenter (R) vid kväveatomerna. Vissa halogenidmetall- och viologenkomplex, d.v.s. de som innehåller element i den sjunde gruppen i det periodiska systemet (F, Cl, Br, och jag), kan ändra färg när den utsätts för ljus. Dessa föreningar har ännu inte funnit användning i elektronik trots deras mycket tilltalande optoelektroniska egenskaper. För första gången någonsin, en grupp forskare från Skolkovo Institute of Science and Technology (Moskva), institutet för problem med kemisk fysik i RAS (Chernogolovka) och Nikolaev -institutet för oorganisk kemi vid SB RAS (Novosibirsk), ledd av Skoltech -professor Pavel Troshin, har designat ett ljuskänsligt vismutkomplex med optimala egenskaper och visat att det kan användas som en avancerad, optiskt utlöst material för minnesenheter.

"Tidigare, vi visade utsikterna för att använda organiska fotokroma material i fotoswitchbara fälteffekttransistorer och optiska minneselement. Nyligen, vi undersökte en serie dihetaryletenderivat och etablerade mycket viktiga samband mellan deras struktur och egenskaper. I den aktuella studien, vi har tagit ett steg framåt längs denna forskningsväg genom att använda metallföreningar i optiska omkopplare och minneselement, " förklarar Lyubov Frolova, senior forskare vid Skoltech.

Forskarna satte ihop organiska fälteffekttransistorer med ett extra ljuskänsligt skikt gjord av vismutkomplexet med viologenkatjoner. Som ett mellanliggande anordningstillverkningssteg, komplexet kristalliserades som en film från en lösning på ett dielektriskt aluminiumoxidskikt. Forskarna fann att enheten kan "programmeras" genom att samtidigt applicera ljuspuls och elektrisk förspänning mellan enhetens elektroder, vilket resulterar i att enheten växlar mellan två eller flera kvasistabila elektriska tillstånd. Att ha flera tillstånd i transistorn öppnar stora möjligheter för att skapa multi-bitars minneselement för data med hög densitet.

Strömmen som går genom transistorkanalen kan moduleras 100 gånger på en halv sekund och med 10, 000 gånger under flera tiotals sekunders programmering. Denna siffra pekar på hög effektivitet hos enheterna, som matchar egenskaperna hos de bästa organiska ljuskänsliga fälteffekttransistorerna som är kända hittills. Författarna antar att deras enheter kommer att ha långsiktig datalagringskapacitet och kommer att klara många skriv-läs-radera-cykler. Den senaste forskningen har visat att de fungerar stabilt i över 200 cykler.